Matka-ajan optimointi ensimmäisen sukupolven Tesla Model S -sähköautolla

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää optimaaliset ajonopeudet matka-ajan minimoimiseksi, jotta liikenteessä ja latauspisteellä vietetty yhteisaika olisi mahdollisimman pieni. Vastaus ei ollut itsestäänselvyys, koska ilmanvastus kasvaa nopeuden neliössä, joten mitä nopeampaa ajetaan, niin sitä enemmän kulutus kasvaa ja sitä enemmän latauspisteellä pitää ladata. Vastavuoroisesti hitaampaa ajamalla säästyy akun varaustasoa ja akkua tarvitaan ladata vähemmän, mutta ajaessa kuluu enemmän aikaa. Myös latausnopeus hidastuu sitä mukaa, kuinka täynnä akku on. Ajonopeuksien lisäksi selvitettiin, että mitkä kaikki sähköauton komponentit ja autoon kohdistuvat ulkoiset voimat muodostavat auton keskikulutuksen. Eli pyrittiin muodostamaan kaava, millä keskikulutuksen voisi laskea teoriassa.

Keskikulutukset käytännössä kerättiin yhden yön aikana Tesla Model S P85D -täyssähköautolla, millä ajettiin 120 km/h alueella moottoritiellä 80–120 km/h nopeuksilla. Saadut tulokset kuvattiin kameroilla ja tulokset kirjattiin taulukkolaskentaohjelmaan. Latausnopeuksien kuvaaja muodostettiin ladatessa kuvattujen videoiden avulla ja kuvaajan datapisteistä muodostettiin kolmannen asteen polynomifunktio, joka simuloi latausnopeuksien keskiarvoa.

Teorialla saadut keskikulutukset eri nopeuksille olivat systemaattisesti noin 33 Wh/km liian alhaiset käytännössä saatuihin tuloksiin verrattuna. Tulosten mukaan optimaalisin ajonopeus on lähes aina 120 km/h. Ainoastaan, jos 120 km/h ajamalla joutuu latauspisteellä lataamaan akkua yli 90 % täyteen, niin silloin saattaa hitaampaa ajamalla päästä perille kokonaisuudessaan nopeammin. Myös sellaisissa rajatapauksissa, missä 120 km/h ajamalla määränpäähän ei pääse ilman lataamista, mutta esimerkiksi 110 km/h ajamalla pääsisi, niin silloin etenkin lyhyillä (noin 150 km tai lyhyemmillä) matkoilla hitaampaa ajamalla kokonaisaika on pienempi.